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[摘 要]本论文研究的燃烧室机匣型别是CF34-10A，其最大直径为φ685.8mm，最小直径为φ487.84mm，零件的承力锥壁最小壁厚为3.2mm，零件承力锥壁上存在7组共33个凸台。其技术难点具体表现为：凸台复杂，铣加工振动及变形问题严重，数控程序优化困难；零件壁厚较薄，加工时容易变形及产生让刀现象，难以保证加工精度；在同一工序中要实现内外7种凸台的铣加工，在保证工艺系统刚性的基础上编程中需要格外注意；零件材料采用镍基高温合金Incone1718，这种材料硬度较高，并存在严重的加工硬化现象，容易造成刀具快速磨损。
[关键词]燃烧室机匣 铣加工 难加工材料
中图分类号：TP241+.21 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0325-01
论文研究的CF34-10A型发动机是专为中国西部的高温高海拨机场开发，用于中国自主研发的ARJ21系列支线客机，它融合了当今可获得的最先进的技术，吸收了整个美国GE产品系列5亿飞行小时的使用经验，从世界上最大、功率最强劲的GE90直至100座以上客机用的最畅销、最可靠的CF6和CFM56发动机。其高耐用的环形低排放燃烧室，满足甚至超过当前所有的排放标准。国内这种机匣少之又少，所以此种高耐用的环形低排放燃烧室的研制，为今后国内相关技术的发展提供了很大的便利。
一、燃烧室机匣结构及材料分析
零件外径为φ685.8mm，内径为φ487.84mm，高度为248.56mm。零件有20个燃油嘴座，1个第九级引气座、2个点火器座、3个孔探测仪、1个测T3座、1个PS3座及4个CDP引气孔座。尺寸公差精度最高处为0.1mm，壁厚最薄处为3.2±0.102mm。零件毛料为环锻料，硬度为HRC46-47，零件材料是难加工材料Inconel718。由于零件凸台较多，而且凸台之间间隙较密，加工非常困难。该零件是组合机匣的一部分，它还要与两个机匣焊接到一起，成为一个组件机匣。另外两个零件是出口整流扩压器组件和机匣后断。机匣中焊接接头的尺寸精度直接影响其焊接质量，因此对其尺寸精度要求非常高。
由于材料导热性较差，在切削加工中切削温度高，加工硬化现象严重，刀具磨损严重，难以保证加工效率和加工精度，对其进行切削加工非常困难（见表1.1），传统的硬质合金和高速钢等刀具几乎无法加工此类镍基高温合金材料。另一方面，此类镍基高温合金材料零件不仅具有大型复杂结构，而且对结构完整性要求很高，需要将毛坯中的大部分材料作为切削余量加以去除，切削加工量非常大。因此，如何实现此类大型复杂结构难加工材料零件的高效高精度加工是先进航空发动机制造领域亟待解决的难题之一。
二、燃烧室机匣工艺路线的制定
由于零件型面比较复杂，所以在选择刀具和工艺路线安排上需格外注意。零件机械加工工艺是规定零件机械加工工艺过程和方法等的工艺文件，在具体的生产条件下，将最合理或较合理的工艺过程，用图表的形式制成文本，用来指导生产、管理生产的文件。合理的工艺规程是建立在正确的工艺原理和实践基础上的，是科学技术和实践经验的结晶，它是获得合格产品的技术保证。在保证产品质量的前提下，以最快的速度、最少的劳动消耗和最低的耗费，可靠加工出符合设计图纸要求的零件。同时，还应在充分利用企业现有生产条件的基础上，尽可能保证技术上先进、经济上合理并且有良好的条件 [1]
我们选择了两套工艺路线进行试件工艺研究，研制出更加经济合理的工艺路线。第一套工艺路线是毛料→超声波检查后毛料检查→粗车小端基准表面→粗车大端基准表面→半精车小端内外型面→半精车大端内外型面→车大端基准面→精车小端内外型面→精车大端内外型面→真空热处理→铣加工内外凸台→去毛刺→标印→铣内腔环槽及T型槽→去毛刺→车小端焊接接头→车大端焊接接头→清洗→荧光检查→清洗→擦拭腐蚀→清洗→最终检验→入库。第二套工艺路线为毛料图→超声波检查后毛料检查→车大端基准表面→半精车小端内外型面→半精车大端内外型面→钻镗角向定位孔→铣加工内外凸台→去毛刺→標印→真空热处理→车大端基准面→精车小端内外型面→精车大端内外型面→铣内腔8处环槽及17个T型槽→去毛刺→车小端焊接接头→车大端焊接接头→清洗→荧光检查→抛修→擦拭腐蚀→最终检验→清洗→包装入库。由于零件设计图要求进行真空热处理，零件经真空热处理后﹐畸变小﹐质量高﹐且工艺本身操作灵活﹐无公害。第一套工艺路线安排精车加工后进行真空热处理，由于真空热处理是要把加工中应力释放出来，这样不容易控制零件真空热处理之后的变形量。第一套方案真空热处理后零件车加工产生的应力释放，零件尺寸变化很大，最严重的超差情况为1mm，同时零件的外径和内径的圆度变化很大。由于很多尺寸都已经加工到了最终，不能够进行补加工，所以第一种加工方案加工方案不可行。
第二套加工方案把热处理工序放在了半精车工序以后，半精车工序给精车工序留了1.5mm的余量。这样即使热处理后零件变形，因为还有加工余量可以继续进行补救加工零件。在车加工的时候为了防止应力过大，在加工中需要在粗车大余量之后，松开压板释放至少10小时应力后，重新压紧进行半精车。该工序可以释放粗车之后产生的应力，并且保证在加工之前夹具和工件的找正不超过0.03mm，防止由于找正不精导致尺寸超差，并且在工序中重要尺寸公差扣严。在半精车之后安排钻镗角向定位孔，由于角向定位孔的公差要求比较高为±0.025mm，所以采用先钻后镗的方式保证孔的精度。定位孔加工完成后进行铣加工内外凸台。在铣加工工序安排上，尽量在一道工序安排尽量多的加工内容，也就是工序集中原则，防止零件在加工中反复装夹，导致零件变形。这道工序是加工最困难的工序，由于工件凸台较多，而且凸台间间隙很小，在铣削时很难选择刀具确定加工方向和角度，由于工件的材料硬度为HRC46-47，如果选择较细的刀具加工凸台，刀具很容易折，如果选择较粗的刀具，间隙太小，刀具根本摆不开。
真空热处理之后，进行车基准工序，为精车加工提供一个良好的工艺基准。内径基准精度为0.06mm，端面基准精度为0.1mm。精车之后进行铣内腔8处环槽及17个T型槽，本工件最精确的尺寸是与其它零件相配合的焊接接头，焊接尺寸的公差为0.1mm，所以把车小端焊接接头和大端焊接接头放在最后加工，防止在加工零件其他部位的时候导致零件尺寸变形。
经实际零件加工研究，第二套加工方案更加合理、有效。
三、结论
论文首先根据工件的几何特性、材料特性、加工要素及所需加工设备等因素，分析燃烧室机匣零件的加工难点和需要注意的问题。制定相应的工艺路线。通过详细的理论分析和实际情况，制定加工工艺时将热处理工序放在了半精车工序之前，可有效地释放由粗加工带来的应力。
Inconel718导热性差，切削温度高，切削力大，加工硬化严重，刀具磨损严重。普通硬质合金刀具磨损严重，而金刚石刀具和Inconel718亲和性较强，本文选择超细晶粒硬质合金基体的TiAlN（PVD）涂层刀具，具有较好的效果。
参考文献
[1] 刘秋生，等.作业成本法在ERP系统中的应用[J].现代经济探讨，2001；7160—61
[2] 汤爱君，马海龙.薄壁零件切削稳定性的研究现状[J].工具技术， 2007， 41（12）： 11-13.
[3] 王志刚，等.薄壁零件加工变形分析及控制方案[J].中国机械工程， 2002， 13（2）： 114-117.
[4] 毛新华，黄婷婷.智能的切削参数优化系统设计[J].制造技术与机床， 2010（4）： 48-50.
[关键词]燃烧室机匣 铣加工 难加工材料
中图分类号：TP241+.21 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0325-01
论文研究的CF34-10A型发动机是专为中国西部的高温高海拨机场开发，用于中国自主研发的ARJ21系列支线客机，它融合了当今可获得的最先进的技术，吸收了整个美国GE产品系列5亿飞行小时的使用经验，从世界上最大、功率最强劲的GE90直至100座以上客机用的最畅销、最可靠的CF6和CFM56发动机。其高耐用的环形低排放燃烧室，满足甚至超过当前所有的排放标准。国内这种机匣少之又少，所以此种高耐用的环形低排放燃烧室的研制，为今后国内相关技术的发展提供了很大的便利。
一、燃烧室机匣结构及材料分析
零件外径为φ685.8mm，内径为φ487.84mm，高度为248.56mm。零件有20个燃油嘴座，1个第九级引气座、2个点火器座、3个孔探测仪、1个测T3座、1个PS3座及4个CDP引气孔座。尺寸公差精度最高处为0.1mm，壁厚最薄处为3.2±0.102mm。零件毛料为环锻料，硬度为HRC46-47，零件材料是难加工材料Inconel718。由于零件凸台较多，而且凸台之间间隙较密，加工非常困难。该零件是组合机匣的一部分，它还要与两个机匣焊接到一起，成为一个组件机匣。另外两个零件是出口整流扩压器组件和机匣后断。机匣中焊接接头的尺寸精度直接影响其焊接质量，因此对其尺寸精度要求非常高。
由于材料导热性较差，在切削加工中切削温度高，加工硬化现象严重，刀具磨损严重，难以保证加工效率和加工精度，对其进行切削加工非常困难（见表1.1），传统的硬质合金和高速钢等刀具几乎无法加工此类镍基高温合金材料。另一方面，此类镍基高温合金材料零件不仅具有大型复杂结构，而且对结构完整性要求很高，需要将毛坯中的大部分材料作为切削余量加以去除，切削加工量非常大。因此，如何实现此类大型复杂结构难加工材料零件的高效高精度加工是先进航空发动机制造领域亟待解决的难题之一。
二、燃烧室机匣工艺路线的制定
由于零件型面比较复杂，所以在选择刀具和工艺路线安排上需格外注意。零件机械加工工艺是规定零件机械加工工艺过程和方法等的工艺文件，在具体的生产条件下，将最合理或较合理的工艺过程，用图表的形式制成文本，用来指导生产、管理生产的文件。合理的工艺规程是建立在正确的工艺原理和实践基础上的，是科学技术和实践经验的结晶，它是获得合格产品的技术保证。在保证产品质量的前提下，以最快的速度、最少的劳动消耗和最低的耗费，可靠加工出符合设计图纸要求的零件。同时，还应在充分利用企业现有生产条件的基础上，尽可能保证技术上先进、经济上合理并且有良好的条件 [1]
我们选择了两套工艺路线进行试件工艺研究，研制出更加经济合理的工艺路线。第一套工艺路线是毛料→超声波检查后毛料检查→粗车小端基准表面→粗车大端基准表面→半精车小端内外型面→半精车大端内外型面→车大端基准面→精车小端内外型面→精车大端内外型面→真空热处理→铣加工内外凸台→去毛刺→标印→铣内腔环槽及T型槽→去毛刺→车小端焊接接头→车大端焊接接头→清洗→荧光检查→清洗→擦拭腐蚀→清洗→最终检验→入库。第二套工艺路线为毛料图→超声波检查后毛料检查→车大端基准表面→半精车小端内外型面→半精车大端内外型面→钻镗角向定位孔→铣加工内外凸台→去毛刺→標印→真空热处理→车大端基准面→精车小端内外型面→精车大端内外型面→铣内腔8处环槽及17个T型槽→去毛刺→车小端焊接接头→车大端焊接接头→清洗→荧光检查→抛修→擦拭腐蚀→最终检验→清洗→包装入库。由于零件设计图要求进行真空热处理，零件经真空热处理后﹐畸变小﹐质量高﹐且工艺本身操作灵活﹐无公害。第一套工艺路线安排精车加工后进行真空热处理，由于真空热处理是要把加工中应力释放出来，这样不容易控制零件真空热处理之后的变形量。第一套方案真空热处理后零件车加工产生的应力释放，零件尺寸变化很大，最严重的超差情况为1mm，同时零件的外径和内径的圆度变化很大。由于很多尺寸都已经加工到了最终，不能够进行补加工，所以第一种加工方案加工方案不可行。
第二套加工方案把热处理工序放在了半精车工序以后，半精车工序给精车工序留了1.5mm的余量。这样即使热处理后零件变形，因为还有加工余量可以继续进行补救加工零件。在车加工的时候为了防止应力过大，在加工中需要在粗车大余量之后，松开压板释放至少10小时应力后，重新压紧进行半精车。该工序可以释放粗车之后产生的应力，并且保证在加工之前夹具和工件的找正不超过0.03mm，防止由于找正不精导致尺寸超差，并且在工序中重要尺寸公差扣严。在半精车之后安排钻镗角向定位孔，由于角向定位孔的公差要求比较高为±0.025mm，所以采用先钻后镗的方式保证孔的精度。定位孔加工完成后进行铣加工内外凸台。在铣加工工序安排上，尽量在一道工序安排尽量多的加工内容，也就是工序集中原则，防止零件在加工中反复装夹，导致零件变形。这道工序是加工最困难的工序，由于工件凸台较多，而且凸台间间隙很小，在铣削时很难选择刀具确定加工方向和角度，由于工件的材料硬度为HRC46-47，如果选择较细的刀具加工凸台，刀具很容易折，如果选择较粗的刀具，间隙太小，刀具根本摆不开。
真空热处理之后，进行车基准工序，为精车加工提供一个良好的工艺基准。内径基准精度为0.06mm，端面基准精度为0.1mm。精车之后进行铣内腔8处环槽及17个T型槽，本工件最精确的尺寸是与其它零件相配合的焊接接头，焊接尺寸的公差为0.1mm，所以把车小端焊接接头和大端焊接接头放在最后加工，防止在加工零件其他部位的时候导致零件尺寸变形。
经实际零件加工研究，第二套加工方案更加合理、有效。
三、结论
论文首先根据工件的几何特性、材料特性、加工要素及所需加工设备等因素，分析燃烧室机匣零件的加工难点和需要注意的问题。制定相应的工艺路线。通过详细的理论分析和实际情况，制定加工工艺时将热处理工序放在了半精车工序之前，可有效地释放由粗加工带来的应力。
Inconel718导热性差，切削温度高，切削力大，加工硬化严重，刀具磨损严重。普通硬质合金刀具磨损严重，而金刚石刀具和Inconel718亲和性较强，本文选择超细晶粒硬质合金基体的TiAlN（PVD）涂层刀具，具有较好的效果。
参考文献
[1] 刘秋生，等.作业成本法在ERP系统中的应用[J].现代经济探讨，2001；7160—61
[2] 汤爱君，马海龙.薄壁零件切削稳定性的研究现状[J].工具技术， 2007， 41（12）： 11-13.
[3] 王志刚，等.薄壁零件加工变形分析及控制方案[J].中国机械工程， 2002， 13（2）： 114-117.
[4] 毛新华，黄婷婷.智能的切削参数优化系统设计[J].制造技术与机床， 2010（4）： 48-50.